球头铰链式双自由度关节舵机制造技术

本实用新型专利技术公开一种球头铰链式双自由度关节舵机，包括：X向减速舵机、Y向减速舵机、Z向固定式钢轴和固定支架；所述Y向减速舵机顶部设有锥形齿轮，所述Z向固定式钢轴两端固定在固定支架上，Z向固定式钢轴周围设有锥齿，该锥齿与Y向减速舵机顶部的锥形齿轮啮合；所述X向减速舵机一端与固定支架连接。本实用新型专利技术中的固定支架连带Y向减速舵机可绕X向减速舵机轴心225°旋转，同时Y向减速舵机还可以绕Z向钢铀轴心做100°铰链式旋转，实现类人机器人关节更大的活动自由；两个减速舵机轴心与内部的固定式Z向钢轴的轴心汇聚于一点，使得机器人关节更加接近于人类关节，使得机器人的动作更加的逼真、自然。

A double degree of freedom joint rudder with a hinged ball head

The utility model discloses a ball hinge type double DOF joint steering gear, including: X, Y to the steering gear to the deceleration deceleration servo and Z to fixed steel shaft and a fixed bracket; the Y actuator is arranged on the top of a conical gear reducer, the Z to the fixed steel shaft is fixed on the fixed bracket, Z to the fixed steel shaft is arranged around the bevel gear, the bevel gear meshing cone and Y to the top of the steering gear; the X end is connected with the fixed bracket steering gear reducer. The utility model has the advantages of fixed bracket joint Y to gear actuators can be rotating around the X axis of the steering gear reducer to 225 degrees, while the Y actuator can also to deceleration around the Z steel for 100 degrees to the axis of uranium hinge rotation, to achieve freedom of movement of humanoid robot joint bigger; fixed Z two speed servo axis and within the Ministry to the axis of the steel shaft converge at one point, the robot closer to human joints, so that the robot moves more vivid and natural.

【技术实现步骤摘要】
球头铰链式双自由度关节舵机
本技术涉及机器人领域，尤其涉及一种球头铰链式双自由度关节舵机。
技术介绍
随着机械学和仿生学的迅速发展，与这两门学科相关的智能机器人领域也取得了许多突破性进展。类人机器人是智能机器人的一个重要分支，类人机器人通过对人类的生理结构和运动机理进行深入研究，使得类人机器人的动作更加流畅和逼真。在类人机器人的各种动作中，关节作为类人机器人活动的重要载体，一直是类人机器人研究的重要课题。其中，关节中的舵机作为驱动类人机器人运动的重要部件，对实现类人机器人关节方向与升降的控制具有重要作用。现有的较为先进的关节舵机由两个传统的立方体舵机组合而成，通过两个舵机的配合完成机器人关节的各种动作。然而，这种方式有如下局限性：1、传统长方体舵机是各级传动都是单齿啮合，负载极限小。磨损速度快，机械寿命短；2、由两个传统长方体舵机组成的双自由度舵机，每一个舵机的输出轴与电机都不在同一轴线上，有一定的横向距离，导致仿生手臂外形设计变得粗大；3、传统的机器人关节的两个舵机的旋转轴心在空间上没有交汇于一点，由他们做出来的关节与人手臂、手肘等生物关节差异较大；4、受长方体舵机自身形状的限制，很多简单动作现有的机器人的关节不能完成到位，动作幅度受限。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种球头铰链式双自由度关节舵机。本技术的技术方案如下：一种球头铰链式双自由度关节舵机，包括：X向减速舵机、Y向减速舵机、Z向固定式钢轴和固定支架；所述Y向减速舵机顶部设有锥形齿轮，所述Z向固定式钢轴两端固定在固定支架上，Z向固定式钢轴周围设有锥齿，该锥齿与Y向减速舵机顶部的锥形齿轮啮合；所述X向减速舵机一端与固定支架连接。进一步地，所述X向减速舵机和Y向减速舵机均为旁轴角度反馈式行星减速舵机，包括：马达组件、齿轮组、输出轴、输出齿轮、角度传感器和旁轴同速齿轮；所述齿轮组设置在马达组件的上方，由马达组件驱动；所述输出轴设置在齿轮组上方；所述输出齿轮设置在输出轴上方；所述旁轴同速齿轮与输出齿轮啮合，且旁轴同速齿轮转动的角速度与输出轴转动的角速度一致；所述角度传感器中心轴线与旁轴同速齿轮中心轴线重合。进一步地，所述X向减速舵机的输出齿轮为带直齿的输出罗盘，所述输出轴贯穿带直齿的输出罗盘的中部；所述旁轴同速齿轮与带直齿的输出罗盘侧面的直齿相啮合。进一步地，所述Y向减速舵机输出齿轮为带直齿的输出锥齿，所述输出轴贯穿带直齿的输出锥齿的中部；所述旁轴同速齿轮与带直齿的输出锥齿底部侧面的直齿相啮合。进一步地，所述旁轴同速齿轮中部设有通孔，所述角度传感器的旋转轴心插入旁轴同速齿轮中部的通孔内。进一步地，所述齿轮组为多级行星齿轮组；所述马达组件上部设有齿轮与多级行星齿轮组中的齿轮啮合。进一步地，所述固定支架包括一U型支架，所述U型支架的两端设有固定耳；所述Z向固定式钢轴的两端分别设置在U型支架两端的固定耳内，所述U型支架的底部固定在X向减速舵机的输出齿轮上，U型支架随着输出齿轮的转动而转动。进一步地，所述固定支架还包括一Y向舵机固定架；所述Y向舵机固定架包括Y向舵机主固定架和Y向舵机副固定架，所述Y向舵机主固定架固定在Y向减速舵机上；当Y向舵机主固定架和Y向舵机副固定架扣合时，将U型支架包裹在内，Z向固定式钢轴的两端分别转动固定在Y向舵机主固定架和Y向舵机副固定架上。进一步地，所述固定支架还包括球头关节左盖和球头关节右盖；所述球头关节左盖和球头关节右盖扣合设置在Y向舵机固定架外侧。采用上述方案，本技术提供一种球头铰链式双自由度关节舵机，采用多级行星齿轮组代替传统齿轮传动方式，减速舵机的负载能力更高；采用旁轴同速齿轮，有效地减小了舵机的横截面半径和舵机体积，使采用本舵机的仿生手臂等产品造型更加自由；本技术中的固定支架与Y向减速舵机可绕X向减速舵机轴心225°旋转，实现更大的关节活动自由；本技术的两个减速舵机轴心与内部的固定式钢轴的轴心汇聚于一点，使得机器人关节更加接近于人类关节，使得机器人的动作更加的逼真、自然。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的拆解图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本技术进行详细说明。参照图1和图2所示，本技术提供一种球头铰链式双自由度关节舵机，包括：X向减速舵机1、Y向减速舵机2、Z向固定式钢轴3和固定支架；所述X向减速舵机1和Y向减速舵机2为旁轴角度反馈式行星减速舵机，包括：马达组件11/21、齿轮组、输出轴、输出齿轮、角度传感器15/25和旁轴同速齿轮14/24；所述齿轮组设置在马达组件11/21的上方，由马达组件11/21驱动；所述输出轴设置在齿轮组上方；所述输出齿轮设置在输出轴上方；所述旁轴同速齿轮14/24与输出齿轮啮合，且旁轴同速齿轮14/24转动的角速度与输出轴转动的角速度一致；所述角度传感器15/25中心轴线与旁轴同速齿轮14/24中心轴线重合。旁轴同速齿轮14/24中部设有通孔，所述角度传感器15/25的旋转轴心插入旁轴同速齿轮14/24中部的通孔内。其中，齿轮组为多级行星齿轮组12/22，包括壳体、轴承、多个行星齿轮和多个带有太阳齿轮的行星架，行星齿轮安装在带有太阳齿轮的行星架的齿轮上，多个带有太阳齿轮的行星架之间上下齿轮啮合放置。所述马达组件11/21上部设有齿轮，与多级行星齿轮组12/22中底部的行星齿轮啮合。与平行轴式多级单齿传动相比，多级行星齿轮组12/22具有体积小、结构轻、传动比大、并且传动平稳性较好的优点，采用多级行星齿轮组12/22的舵机的负载极限是传统舵机结构的3倍，大幅度提高了舵机的机械寿命。所不同的是，所述X向减速舵机1的输出齿轮为带直齿的输出罗盘13，所述输出轴贯穿带直齿的输出罗盘13的中部。多级行星齿轮组12壳体的顶部还转动固定两个旁轴同速齿轮14，这两个旁轴同速齿轮14与带直齿的输出罗盘13底部的直齿齿轮的直径相同，且齿轮的齿数相同。当输出轴带动带直齿的输出罗盘13转动时，带直齿的输出罗盘13带动一个旁轴同速齿轮14转动，该旁轴同速齿轮14带动另一个旁轴同速齿轮14转动。另一个旁轴同速齿轮14中部设有通孔，所述角度传感器15的一端设置在旁轴同速齿轮15中部的通孔内。由于两个旁轴同速齿轮14转动的角速度与带直齿的输出罗盘13相同，因此，角度传感器15测量旁轴同速齿轮14转动的角速度相当于测量带直齿的输出罗盘13的角速度以及输出轴的角速度。所述Y向减速舵机2输出齿轮为带直齿的输出锥齿23，所述输出轴贯穿带直齿的输出锥齿23的中部。多级行星齿轮组22壳体的顶部还转动固定一个旁轴同速齿轮24，该旁轴同速齿轮24与带直齿的输出锥齿23底部侧面的直齿齿轮相啮合。旁轴同速齿轮24与带直齿的输出锥齿23底部的直齿齿轮的直径相同，且齿轮的齿数相同。当输出轴带动带直齿的输出锥齿23转动时，带直齿的输出锥齿23带动一个旁轴同速齿轮24转动，旁轴同速齿轮24中部设有通孔，所述角度传感器25的一端设置在旁轴同速齿轮24中部的通孔内。由于旁轴同速齿轮24转动的角速度与带直齿的输出锥齿23相同，因此，角度传感器25测量旁轴同速齿轮24转动的角速度相当于测量带直齿的输出锥齿23的角速度以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球头铰链式双自由度关节舵机，其特征在于，包括：X向减速舵机、Y向减速舵机、Z向固定式钢轴和固定支架；所述Y向减速舵机顶部设有锥形齿轮，所述Z向固定式钢轴两端固定在固定支架上，Z向固定式钢轴周围设有锥齿，该锥齿与Y向减速舵机顶部的锥形齿轮啮合；所述X向减速舵机一端与固定支架连接。

【技术特征摘要】
1.一种球头铰链式双自由度关节舵机，其特征在于，包括：X向减速舵机、Y向减速舵机、Z向固定式钢轴和固定支架；所述Y向减速舵机顶部设有锥形齿轮，所述Z向固定式钢轴两端固定在固定支架上，Z向固定式钢轴周围设有锥齿，该锥齿与Y向减速舵机顶部的锥形齿轮啮合；所述X向减速舵机一端与固定支架连接。2.根据权利要求1所述的球头铰链式双自由度关节舵机，其特征在于，所述X向减速舵机和Y向减速舵机均为旁轴角度反馈式行星减速舵机，包括：马达组件、齿轮组、输出轴、输出齿轮、角度传感器和旁轴同速齿轮；所述齿轮组设置在马达组件的上方，由马达组件驱动；所述输出轴设置在齿轮组上方；所述输出齿轮设置在输出轴上方；所述旁轴同速齿轮与输出齿轮啮合，且旁轴同速齿轮转动的角速度与输出轴转动的角速度一致；所述角度传感器中心轴线与旁轴同速齿轮中心轴线重合。3.根据权利要求2所述的球头铰链式双自由度关节舵机，其特征在于，所述X向减速舵机的输出齿轮为带直齿的输出罗盘，所述输出轴贯穿带直齿的输出罗盘的中部；所述旁轴同速齿轮与带直齿的输出罗盘侧面的直齿相啮合。4.根据权利要求2所述的球头铰链式双自由度关节舵机，其特征在于，所述Y向减速舵机输出齿轮为带直齿的输出锥齿，所述输出轴贯穿带直齿的输出锥齿的中部；所述旁轴同速齿轮与带直齿的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利平，赵其纯，谢德福，王建平，
申请(专利权)人：深圳市未来天使机器人有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44